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機械制造基礎(chǔ)課程設(shè)計
題目：制定后鋼板彈簧吊耳的加工
工藝,設(shè)計鉆?30孔的鉆床夾具
班 級：機械03-1-16
學 生：楊英杰
指導(dǎo)教師：敖曉春
哈爾濱理工大學
2006-9-26
目 錄
設(shè)計任務(wù)書。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。2
一.零件的分析。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。3
二.工藝規(guī)程設(shè)計。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。3
（一）確定毛坯的制造形式。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。3
（二）基面的選擇。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。3
（三）制訂工藝路線。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。3
（四）機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定。。。5
（五）確定切削用量及基本工時。。。。。。。。。。。。。。。。。。。6
三.夾具設(shè)計
（一）問題的提出。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。13
（二）卡具設(shè)計。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。13
四.參考文獻。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。14
哈爾濱理工大學
機械制造工藝及夾具課程設(shè)計任務(wù)書
題目：制定后鋼板彈簧吊耳的加工工藝，鉆?30孔的鉆床夾具
要求：1.中批生產(chǎn)；
2.盡量選用通用夾具。
內(nèi)容：1.填寫設(shè)計任務(wù)書；
2.制訂一個中等零件的加工工藝過程，填寫工 藝過程卡和工序卡各一張；
3.設(shè)計指導(dǎo)教師指定的工序夾具，繪制全套夾具圖紙，要求用計算機繪圖；
4.編寫設(shè)計說明書一份，按照畢業(yè)論文的格式 寫，要求打印文稿。
一． 零件的分析
零件的工藝分析
后鋼板彈簧吊耳共有三組加工表面，現(xiàn)分述如下：
1）以?37mm孔為中心的加工表面
這一組加工表面包括：一個?37mm的孔，尺寸為76mm的與?37mm孔相垂直的平面，其中主要加工表面為?37mm的孔；
2）以?30mm孔為中的加工表面
這一組加工表面包括：兩個?30mm的孔，以及尺寸為77與兩個?30mm 孔相垂直的內(nèi)平面，以及兩個孔的外表面；
3）以?10.5mm孔為中心的加工表面
這一組加工表面包括：兩個?10.5mm的孔
一． 工藝規(guī)程設(shè)計
（一） 確定毛坯的制造形式
零件材料為35鋼，考慮到該零件在汽車中的受力并保證零件的工作可靠性，零件為中批生產(chǎn)，因此，毛坯可采用模鍛成型
（二） 基面的選擇
基準面選擇是工藝規(guī)程設(shè)計中的重要工作之一。基面選擇的正確與合理，可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)效率得以提高。否則，加工工藝過程中會問題百出，更有甚者，還會造成零件大批報廢，使生產(chǎn)無法正常進行。
（1）粗基準的選擇。以?30mm孔一側(cè)端面為粗基準，以消除，，三個自由度，然后加一個輔助支承。
（2）精基準的選擇。根據(jù)基準重合和互為基準原則，選用設(shè)計基準作為精基準,當設(shè)計基準與工序基準不重合時，應(yīng)該進行尺寸換算。
（三） 制訂工藝路線
制訂工藝路線的出發(fā)點，應(yīng)當是使零件的幾何形狀，尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求得到合理的保證。在生產(chǎn)綱領(lǐng)為中批生產(chǎn)的條件下，可以考慮采用萬能性機床配以專用夾具來提高生產(chǎn)效率。除此以外，還應(yīng)當考慮經(jīng)濟效率，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。
1.工藝路線方案一
工序Ⅰ 粗銑?37mm孔端面。
工序Ⅱ 粗鏜?37mm孔，倒角1.5×45°。
工序Ⅲ 粗銑?30mm孔外端面。
工序Ⅳ 粗銑?30mm孔內(nèi)端面。
工序Ⅴ 擴，粗鉸? 30mm孔并加工倒角1×45°。
工序Ⅵ 粗鏜?37mm孔。
工序Ⅶ 半精銑?37mm孔端面。
工序Ⅷ 半精銑?37mm孔端面。
工序Ⅸ 鉆2-?10.5mm孔。
工序Ⅹ 銑寬為4mm的槽
工序Ⅺ 去毛刺。
工序Ⅻ 檢查。
2.工藝路線方案二
工序Ⅰ 粗銑?37mm孔端面。
工序Ⅱ 粗鏜?37mm孔，倒角1.5×45°。
工序Ⅲ 粗銑?30mm孔外端面。
工序Ⅳ 粗銑?30mm孔內(nèi)端面。
工序Ⅴ 擴，粗鉸? 30mm孔并加工倒角1×45°。
工序Ⅵ 粗鏜?37mm孔。
工序Ⅶ 半精銑?37mm孔端面。
工序Ⅷ 半精銑?37mm孔端面。
工序Ⅸ 鉆2-?10.5mm孔。
工序Ⅹ 銑寬為4mm的槽
工序Ⅺ 去毛刺。
工序Ⅻ 檢查。
工藝方案的比較與分析
上述兩個工藝方案的特點在于：方案一是先加工?37mm孔端面，再以該加工平面為基準加工其余平面，最后加工各個孔；方案二是先以?30mm孔外端面為基準加工?37mm孔端面，再以?37mm孔端面為基準加工其它端面和孔。兩相比較可以看出，方案二遵循互為基準原則能夠較好的保證加工精度，對設(shè)備要求較低，而方案一工序比較集中，考慮實際設(shè)備條件，可將兩個方案進行綜合考慮。具體工藝過程如下：
工序Ⅰ 鍛造毛坯
工序Ⅱ 時效處理去應(yīng)力
工序Ⅲ 銑?37mm孔端面。
工序Ⅳ 擴，粗鉸，精鉸?37mm孔并加工倒角1.5×45°。
工序Ⅴ 銑尺寸為77mm的孔端面。
工序Ⅵ 粗銑?30mm孔端面。
工序Ⅶ 鉆2-? 10.5mm孔。
工序Ⅷ 鉆，擴? 30mm孔并加工倒角1×45°
工序Ⅸ 銑寬為4mm的槽
工序Ⅹ 去毛刺
工序Ⅺ 檢查。
（四）機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定
“后鋼板彈簧吊耳”零件材料為35鋼，毛坯重量約為2.6Kg，生產(chǎn)
類型為中批生產(chǎn)，采用鍛造。
根據(jù)上述原始資料及加工工藝，分別確定各加工表面的餓機械加工余量
工序尺寸及毛坯尺寸如下：
1.?37mm孔
毛坯為空心，參照《機械加工工藝手冊》，確定工序尺寸為 Z=2.6mm。
由鍛件復(fù)雜系數(shù)為S1,鍛件材質(zhì)系數(shù)取M1, 毛坯尺寸為?34.4。根據(jù)《機械加工工藝手冊》加工余量分別為：
粗鏜：?36mm 2Z=1.6mm
精鏜：?36mm 2Z=1.0mm
2.?30mm孔
毛坯為實心，參照《機械加工工藝手冊》，確定工序尺寸為 Z=2.0mm。
由鍛件復(fù)雜系數(shù)為S1,鍛件材質(zhì)系數(shù)取M1, 毛坯尺寸根據(jù)《機械加工工藝手冊》加工余量分別為：
鉆孔：?28mm
鉸孔：?30mm 2Z=2mm
4
3. ?37mm孔、?30mm孔端面的加工余量
參照《機械加工工藝手冊》，取加工精度F2 ,由鍛件復(fù)雜系數(shù)為S3, 兩孔外側(cè)單邊加工余量為Z=2mm。鍛件材質(zhì)系數(shù)取M1, 復(fù)雜系數(shù)為S3, 確定鍛件偏差為 mm和mm。
根據(jù)《機械加工工藝手冊》加工余量分別為：
?37mm孔端面：
粗銑 2Z=3.0mm
精銑 2Z=1.0mm
?30mm孔端面：
粗銑 2Z=4.0mm
4. ?10.5mm孔
毛坯為實心，不出孔 ，為自由工差。根據(jù)《機械加工工藝手冊》加工余量分別為：
鉆孔：?10.5mm 2Z=10.5mm
由于本設(shè)計規(guī)定的零件為中批生產(chǎn)，可采用調(diào)整法加工，因此在計算最大、最小加工余量時，可按調(diào)整法加工方式予以確定。
毛坯名義尺寸：122+2×2=126mm
毛坯最大尺寸：126+2×1.3=128.6mm
毛坯最小尺寸：126-2×0.7=124.6mm
銑后最大尺寸：122+0=122mm
銑后最小尺寸：122-0.17=121.83mm
將以上計算的工序間尺寸及公差整理成下表： （mm）
工
序
工
尺
加
寸
鍛造毛坯
銑削加工
?30mm孔處
加工前
最大
128.6
mm
最小
124.6
mm
加工后
最大
128.6
mm
112
mm
最小
124.6
mm
121.83
mm
加工余量
（單邊）
2
mm
最大
3.65
mm
最小
1.435
mm
加工公差
mm
-0.17/2
mm
（五） 確定切削用量及基本工時
工序Ⅲ：粗銑?37mm孔端面。本設(shè)計采用查表法確定切削用量。
1. 加工條件
工件材料：35鋼，鍛造。
加工要求：銑?37mm端面，Ra6.3μm。
機床：X51立式銑床。
刀具：YT15硬質(zhì)合金面銑刀，齒數(shù)Z=5，=100mm。
2. 計算切削用量
根據(jù)《切削手冊》 mm/z
切削速度：根據(jù)相關(guān)手冊 取 m/min
（r/min）
現(xiàn)采用X51立式銑床，根據(jù)機床說明書，取n=375 r/min。
故實際切削速度 （m/min）
當n=375 r/min時，工作臺每分鐘進給量應(yīng)為
（mm/min）
查機床說明書，取 mm/min
切削工時 （min）
為加工一側(cè)端面的時間，總工時 （min）
工序Ⅳ 擴，粗鉸，精鉸?37mm孔并加工倒角1.5×45°。
根據(jù)《機械加工工藝手冊》查得加工?37mm孔的進給量?=0.3——1.0mm，按機床
規(guī)格取=0.6mm，切削速度，根據(jù)相關(guān)手冊及機床說明書，取v=30mm/s，加工孔徑=?36mm。則
（r/min）
根據(jù)機床選取n=300 r/min。
實際切削速度 （m/min）
切削工時 （min）
工序Ⅴ 銑尺寸為77mm的孔端面。
根據(jù)《切削手冊》 mm/z
切削速度：根據(jù)相關(guān)手冊 取 m/min
刀具與工序Ⅰ所使用刀具相同 mm
（r/min）
現(xiàn)采用X51立式銑床，根據(jù)機床說明書，取n=300 r/min。
故實際切削速度 （m/min）
當n=300 r/min時，工作臺每分鐘進給量應(yīng)為
（mm/min）
查機床說明書，取 mm/min
切削工時 （min）
為加工一側(cè)端面的時間，總工時 （min）
工序Ⅵ 粗銑?30mm孔兩端面。
根據(jù)《切削手冊》 mm/z
切削速度：根據(jù)相關(guān)手冊 取 m/min
刀具與工序Ⅰ所使用刀具相同 mm
（r/min）
現(xiàn)采用X51立式銑床，根據(jù)機床說明書，取n=300 r/min。
故實際切削速度 （m/min）
當n=300 r/min時，工作臺每分鐘進給量應(yīng)為
（mm/min）
查機床說明書，取 mm/min
切削工時 （min）
為加工一側(cè)端面的時間，總工時 （min）
工序Ⅴ 銑尺寸為77mm的孔端面。
工序Ⅵ:精鉸孔至?37mm
根據(jù)《機械加工工藝手冊》查得
f=0.5mm/r
n=1000r/min=16.6r/s
切削速度 v=40m/min=0.67m/s
切削工時 （min）
工序Ⅵ 銑?30mm孔兩端面。
根據(jù)《切削手冊》 mm/z
切削速度：根據(jù)相關(guān)手冊 取 m/min
（r/min）
現(xiàn)采用X51立式銑床，根據(jù)機床說明書，取n=375 r/min。
故實際切削速度 （m/min）
當n=375 r/min時，工作臺每分鐘進給量應(yīng)為
（mm/min）
查機床說明書，取 mm/min
切削工時 （min）
為加工一側(cè)端面的時間，總工時 （min）
半精銑?30mm孔端面。
根據(jù)《切削手冊》 mm/z
切削速度：根據(jù)相關(guān)手冊 取 m/min
刀具與工序Ⅰ所使用刀具相同 mm
（r/min）
現(xiàn)采用X51立式銑床，根據(jù)機床說明書，取n=300 r/min。
故實際切削速度 （m/min）
當n=300 r/min時，工作臺每分鐘進給量應(yīng)為
（mm/min）
查機床說明書，取 mm/min
切削工時 （min）
為加工一側(cè)端面的時間，總工時 （min）
工序Ⅶ 鉆2-? 10.5mm孔。
確定進給量：根據(jù)《機械加工工藝手冊》 鍛件硬度149-187HBS 取=0.234 mm/r。
切削速度：根據(jù)相關(guān)手冊，查得切削速度 m/min ，所以
（r/min）
根據(jù)機床說明書選取n=394 r/min，
故實際切削速度 （m/min）
切削工時 （min）
工序Ⅷ 鉆，擴? 30mm孔并加工倒角1×45°
確定進給量：根據(jù)《機械加工工藝手冊》 =0.43 mm/r。
切削速度：根據(jù)相關(guān)手冊，查得切削速度 V=19.8m/min ，所以
（r/s）
根據(jù)機床說明書選取n=3.25 r/s，
故實際切削速度 （m/min）
切削工時
（s）
確定進給量：根據(jù)《機械加工工藝手冊》 =0.92 mm/r。
切削速度：根據(jù)相關(guān)手冊，查得切削速度m/s，所以
（r/s）
根據(jù)機床說明書選取n=1.67 r/s，
故實際切削速度 （m/s）
切削工時 （s）
工序工序Ⅸ 銑寬為4mm的槽
根據(jù)《切削手冊》 mm/z
切削速度：根據(jù)相關(guān)手冊 取 m/min
刀具采用YT15硬質(zhì)合金面銑刀， mm
（r/min）
根據(jù)機床說明書，取n=600 r/min。故實際切削速度
（m/min）
當n=600r/min時，工作臺每分鐘進給量應(yīng)為
（mm/min）
查機床說明書，取 mm/min
切削工時 （min）
最后，將以上各工序切削用量、工時定額的計算結(jié)果，連同其他加工數(shù)據(jù)一并填入機械加工工序過程綜合卡片。
三.夾具設(shè)計
為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動強度，需要設(shè)計專用夾具。
經(jīng)過與指導(dǎo)老師協(xié)商，決定設(shè)計第Ⅴ道工序——鉆2-?30孔的鉆床夾具。本夾具將用于Z535搖臂鉆床，刀具為高速鋼錐柄麻花鉆
（一） 提出問題
本夾具用來鉆?30mm孔加工本道工序時，該孔表面粗糙度沒有過高的精度要求。因此，在本道工序加工時，主要考慮如何保證孔的定位，如何降低勞動強度、提高勞動生產(chǎn)率。
（二） 夾具設(shè)計
1. 定位基準的餓選擇
由零件圖可知，以?37mm孔和?37mm孔的一個端面為定位基準，采定位銷用為輔助支承，同時為了縮短本工序的輔助時間，應(yīng)設(shè)計一個可以快速更換工件的夾緊裝置。
2. 切削力和夾緊力的計算
刀具：麻花鉆，?28mm
軸向力： （N）
扭距：
Nm
在計算切削力時必須把安全系數(shù)考慮在內(nèi)，安全系數(shù)
為基本安全系數(shù)1.5；
為加工性質(zhì)系數(shù)1.1；
為刀具鈍化系數(shù)1.2。
所以 （N）
夾緊力：在此夾具中，只是為了防止工件在加工過程中的振動和轉(zhuǎn)動，因此
很小。
3. 定位誤差分析
定位尺寸公差的確定。工件的主要要求同軸度，同軸度的誤差主要有鉆套和襯套的不同同軸度引起的,
襯套的同軸度小于0.005
鉆套的同軸度小于0.005而零件要求的最大同軸度為0.01
定位尺寸公差的確定。夾具的主要定位元件是一根定位軸，該定位軸的尺寸與公差現(xiàn)定與本零件在工作時與其相配的軸的尺寸與公差相同,取其公差為n6，即?。
定位軸與零件的最大間隙為
max=0.05-(0.033)=0.017mm而零件要求的最小偏差為
min=0.045-0=0.045
因此最大間隙滿足精度要求.
.夾具設(shè)計及操作的簡要說明
如前所述，在設(shè)計夾具時，應(yīng)該注意提高勞動生產(chǎn)率，為此，應(yīng)首先著眼于
采用何種夾緊裝置以減少更換工件的輔助時間。本夾具設(shè)計采用開口墊圈夾緊裝置，只要松開螺母即可取下工件，可以提高勞動生產(chǎn)率，而且本夾具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計比較簡單、緊湊。
四、參考文獻
1.《機械制造工藝學課程設(shè)計指導(dǎo)書》 機械工業(yè)出版社 趙家齊 編
2.《簡明機械加工工藝手冊》 上?？茖W技術(shù)出版社 徐圣群 主編
3.《機床夾具設(shè)計手冊》第二版 上海科學技術(shù)出版社
4．《切削手冊》 機械工業(yè)出版社 艾興 肖詩綱 編
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